(57)【要約】【課題】  価電子帯のスパイクの影響を低減して、十分な動作電圧が得られる半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０との間に、バンドギャップエネルギーが互いに異なるｐ−ＩｎＧａＰ第１の層２４とｐ−ＩｎＧａＰ第２の層２５がこの順に交互に積層されたｐ型中間層１９を設ける。第１および第２の層２４、２５のバンドギャップエネルギーがｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０とｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８の間にあり、且つ第１の層２４のバンドギャップエネルギーが第２の層２５のバンドギャップエネルギーより大きい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、
前記リッジ導波路の上面に、バンドギャップエネルギーが互いに異なる第２導電型の第１の層と第２導電型の第２の層がこの順に交互に積層された中間層と、
前記中間層上に形成され、前記第２クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが小さい第２導電型のコンタクト層と、
前記活性層に電気的導通を取るための電極と、
を具備し、
前記第１および第２の層のバンドギャップエネルギーが前記コンタクト層と前記第２クラッド層の間にあり、且つ前記第１の層のバンドギャップエネルギーが前記第２の層のバンドギャップエネルギーより大きいことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１および第２クラッド層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ（０．６≦ｘ≦０．８）、前記コンタクト層がＧａＡｓ、前記第１の層がＩｎ１−ｙＧａｙＰ（０．５２≦ｙ≦０．６）、前記第２の層がＩｎ１−ｚＧａｚＰ（０．４≦ｚ≦０．５１）であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第１および２クラッド層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ（０．６≦ｘ≦０．８）、前記コンタクト層がＧａＡｓ、前記第１の層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ｗＡｌｗ）０．５Ｐ（０．１≦ｗ≦０．３）、前記第２の層がＩｎ１−ｚＧａｚＰ（０．４≦ｚ≦０．５１）であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第１および第２の層の厚さが、それぞれ１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を載置するサブマウントと、
前記電極と電気的接続されたリードピンと、
前記半導体レーザ素子、前記サブマウントおよび前記リードピンを気密封止する手段と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子および半導体レーザ装置に係わり、特に十分な動作電圧を得るのに好適な構造を備えた半導体レーザ素子および半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ(digital versatile disk)に代表される光ディスクへの書き込み用光源として、波長６００ｎｍ帯の半導体レーザ素子の開発が盛んに行なわれており、半導体レーザ素子には高い光出力とともに低い動作電圧が要求される。
【０００３】
６００ｎｍ帯のＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子は、例えばｎ−ＧａＡｓ基板にｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、活性層、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、ｐ型中間層、ｐ−ＧａＡｓキャップ層が順次形成され、中央のストライプ状の電流通路を形成する部分を残してその両側をｐ−ＧａＡｓキャップ層、ｐ型中間層を横切りｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層に至るリッジ導波路状に加工されている。
【０００４】
この構成においてｐ型中間層は、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層のバンドギャップエネルギーの差に基づいて界面に形成される価電子帯のスパイクの影響を緩和するために設けられている。
【０００５】
従来、ｐ型中間層としてｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層の中間のバンドギャップエネルギーを有し、ＧａＡｓ基板格子整合するｐ−ＩｎＧａＰ、またはｐ−ＩｎＧａＡｌＰを用いたものが知られている（例えば特許文献１、または特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１または特許文献２に開示された半導体レーザ素子では、高出力化のためにリッジ導波路の幅を狭くすると、ｐ型中間層を設けてあったとしても、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層のバンドギャップエネルギーの差に基づいて界面に形成される価電子帯のスパイクの影響を受けやすくなる。
【０００７】
その結果、スパイクにホールがトラップされてホールが移動しにくくなるので、リッジ導波路の上部の抵抗が更に増加して動作電圧が高くなり、十分な動作電圧が得られないという問題があった。
【０００８】
このため、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層に接する中間層の下端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層のバンドギャップエネルギーにより近く、且つｐ−ＧａＡｓコンタクト層に接する中間層の上端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＧａＡｓコンタクト層のバンドギャップエネルギーにより近い構造を有する中間層が望まれていた。
【特許文献１】特開２００１−１５８５１号公報（５頁、図１）
【特許文献２】特開平９−１８６４０７号公報（３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、十分な動作電圧が得られる半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の半導体レーザ素子では、基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、前記リッジ導波路の上面に、バンドギャップエネルギーが互いに異なる第２導電型の第１の層と第２導電型の第２の層がこの順に交互に積層された中間層と、前記中間層上に形成され、前記第２クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが小さい第２導電型のコンタクト層と、前記活性層に電気的導通を取るための電極とを具備し、前記第１および第２の層のバンドギャップエネルギーが前記コンタクト層と前記第２クラッド層の間にあり、且つ前記第１の層のバンドギャップエネルギーが前記第２の層のバンドギャップエネルギーより大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層のバンドギャップエネルギーにより近いバンドギャップエネルギーを有する第１の層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層のバンドギャップエネルギーにより近いバンドギャップエネルギーを有する第２の層とが、この順に交互に積層された中間層を設けたので、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層のバンドギャップエネルギー差に基づく価電子帯のスパイクの影響が緩和されてホールの移動が容易になる。
【００１２】
従って、十分な動作電圧が得られ、信頼性の高い半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の構成を示す図で、図１（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図、図１（ｂ）は中間層の構造を示す断面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本実施例の半導体レーザ素子１０は、まず始めに、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の主面に、例えばＭＯＣＶＤ法によりＡｌ組成が０．７のｎ−Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層（以下、ＩｎＧａＡｌＰクラッド層と記す）１２と、例えばＡｌ組成が０．６のｎ−Ｉｎ０．５（Ｇａ０．４Ａｌ０．６）０．５Ｐガイド層（以下、ＩｎＧａＡｌＰガイド層と記す）１３と、ｎ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ／Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）Ｐ０．５のＭＱＷ（Multiple Quantum Well）活性層１４と、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰガイド層１５と、第１ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１６と、ｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層（以下、ＩｎＧａＰエッチングストップ層と記す）１７を挟んで第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８とを順次形成している。
【００１６】
続いて、第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８上にｐ型中間層１９と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０とを順次形成している。
【００１７】
次に、フォトリソグラフィ法によりｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０からｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７までを組成の異なるエッチング液を用いて順次選択エッチングにより除去し、ストライプ状のリッジ導波路１８ａを形成している。
【００１８】
次に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０の上面を除いて、電気的な短絡を防止するための絶縁膜、例えばシリコン酸化膜２１を全面に形成した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０の上面にｐ側電極２２を、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極２３をそれぞれ形成して、半導体レーザ素子１０としている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、ｐ型中間層１９はｎ−ＧａＡｓ基板１１に格子整合するＩｎＧａＰよりＧａ組成ｙが大きいｐ−Ｉｎ１−ｙＧａｙＰの第１の層２４と、Ｇａ組成ｚが小さいｐ−Ｉｎ１−ｚＧａｚＰの第２の層２５とがこの順に交互に４対積層されており、第１の層２４が第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８側に、第２の層２５がｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０側に形成されている。
【００２０】
ＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＧａＰは、バンドギャップエネルギーと格子歪がＧａ組成に依存して変化することが知られている。
【００２１】
図２はシミュレーターによるＩｎＧａＰの組成とバンドギャップエネルギーおよび格子歪の関係を示す図で、実線ａがバンドギャップエネルギー、破線ｂが格子歪を示している。
【００２２】
図２に示すように、Ｉｎ１−ｙＧａｙＰはＧａ組成ｙが約０．５１５で、ＧａＡｓ基板に格子整合するので、バンドギャップエネルギーが約1.９１ｅＶで格子歪の無い膜が得られる。
【００２３】
Ｇａ組成ｙが０．５１５より大きくなると、Ｇａ組成ｙに応じてバンドギャップエネルギーが大きくなり、格子定数は小さくなるので、バンドギャップエネルギーが1.９１ｅＶより大きい、引張り歪を有する膜が得られる。
【００２４】
一方、Ｇａ組成ｙが０．５１５より小さくなると、Ｇａ組成ｙに応じてバンドギャップエネルギーが小さくなり、格子定数は大きくなるので、バンドギャップエネルギーが1.９１ｅＶより小さい、圧縮歪を有する膜が得られる。
【００２５】
従って、Ｇａ組成ｙが０．５１５より大きいｐ−ＩｎＧａＰ第１の層２４とＧａ組成ｚが０．５１５より小さいｐ−ＩｎＧａＰ第２の層２５とをこの順に交互に積層することにより、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８に接する中間層の下端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８のバンドギャップエネルギーにより近く、且つｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接する中間層の上端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギーにより近いｐ型中間層１９を得ることが可能である。
【００２６】
更に、第１の層２４と第２の層２５が互いに逆方向の格子歪を有しているので、交互に積層することにより格子歪が互いに打ち消し合い、格子歪の少ないｐ型中間層１９を得ることが可能である。
【００２７】
ここで、第１の層２４のＧａ組成ｙが大きいほど、第２の層２５のＧａ組成ｚが小さいほどｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギー差に基づく価電子帯のスパイクの影響が緩和されてホールの移動が容易になるが、格子歪も増大する。
【００２８】
従って、第１の層２４のＧａ組成ｙは０．５２乃至０．６程度の範囲が適当であり、第２の層２５のＧａ組成ｚは０．４乃至０．５１程度の範囲が適当である。
【００２９】
また、第１の層２４の引張り歪と第２の層２５の圧縮歪とがほぼ等しくなるように、第１の層２４のＧａ組成ｙと第２の層２５のＧａ組成ｚを設定することが更に望ましい。
【００３０】
図３はｐ型中間層１９の各層のバンドギャップエネルギーを従来例と比較して模式的に示したもので、図中の実線ｃが本実施例によるｐ型中間層１９の場合、破線ｄが従来例のｐ−ＩｎＧａＰ中間層の場合である。
【００３１】
図３から明らかなように、破線ｄで示した従来例のｐ−ＩｎＧａＰ中間層の場合にバンドギャップエネルギーは約１．９１ｅＶと一定に留まるが、実線ｃで示した本実施例の第１の層２４は膜厚を、例えば７ｎｍとし、Ｇａ組成ｙを、例えば約０．５７に設定した場合に、第１の層２４のバンドギャップエネルギーは約１．９９ｅＶ、格子歪は約４Ｅ−３となる。これに合わせて、第２の層２５は膜厚を同じく７ｎｍとし、Ｇａ組成ｚを、例えば約０．４６に設定すると、第２の層２５のバンドギャップエネルギーは約１．８３ｅＶ、格子歪は約−４Ｅ−３となる。
【００３２】
これにより、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８に接するｐ型中間層１９の下端面のバンドギャップエネルギー（１．９９ｅＶ）がｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８のバンドギャップエネルギー（２．２４ｅＶ）により近くなり、且つｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接するｐ型中間層１９の上端面のバンドギャップエネルギー（１．８３ｅＶ）がｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギー（１．４２ｅＶ）により近くなる。
【００３３】
更に、第１の層２４の格子歪（４Ｅ−３）と第２の層２５の格子歪（−４Ｅ−３）は逆方向でほぼ等しいので、互いに打ち消し合って格子歪の無いｐ型中間層１９が得られる。
【００３４】
ＩｎＧａＰのＧａ組成は、周知のように、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organized Chemical Vapor Deposition）法により、原料ガスであるトリメチルインジム（ＴＭＩ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）の流量モル比を制御することにより、容易に変更することができる。
【００３５】
即ち、ＭＯＣＶＤ法により、気相中のＩｎとＧａのモル比の和Ｉｎ＋Ｇａを一定に保ちながら、第１の層２４を成長させる場合にＧａを増加させ、その分Ｉｎを減少させる。一方、第２の層２５を成長させる場合にＧａを減少させ、その分Ｉｎを増加させる。
【００３６】
この時、Ｇａの増加量または減少量に対してＩｎの減少量または増加量は理論上１倍であるが、成長温度、トータルガス流量、成長炉の構造などにより気相から固層へ取り込まれる割合が元素により変化するので、合わせ込みにより調整しても構わない。
【００３７】
価電子帯のスパイクの高さが小さいほどｐ型キャリアであるホールはスパイクにトラップされることなく移動できるので、界面での抵抗がより小さくなり、半導体レーザ素子１０の動作電圧を低減することが可能である。実験によれば、０．１Ｖ程度の動作電圧の低減が認められた。
【００３８】
図４は、図１に示す半導体レーザ素子１０を用いた半導体レーザ装置の構成を示す外囲器の一部が切欠された斜視図である。
【００３９】
図４に示すように、本実施例の半導体レーザ装置３１は、４本のリ−ドピン３２が電気的絶縁されて植設された金属製のステム３３に半導体レーザ素子１０及びレーザ光をモニタするためのモニタフォトダイオード３４が固定されている。
【００４０】
半導体レーザ素子１０は絶縁性サブマウント３５にマウントされ、ステム３３の対向側にレーザ光を取り出すようにステム３３と垂直に固定されている。また、モニタフォトダイオード３４は、半導体レーザ素子１０の下方においてステム３３に固定されている。
【００４１】
これら半導体レーザ素子１０及びモニタフォトダイオード３４は、ワイヤ等によりリードピン３２と電気的接続されている。
【００４２】
また、金属性のキャップ３６が半導体レーザ素子１０、モニタフォトダイオード３４を内包してステム３３に封着されている。このキャップ３６の頂部には、レーザ光を取り出すためのウィンドウガラス３７が設けられ、半導体レーザ素子１０からの可視レーザ光３８は、半導体レーザ素子１０の一方の端面からウィンドウガラス３７を通して外囲器の外部に向けて放射され、他方の端面からのレーザ光は、発光を制御するためのモニタフォトダイオード３４に入射する。
【００４３】
以上説明したように、実施例１に係わる半導体レーザ素子１０では、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８のバンドギャップエネルギーにより近いバンドギャップエネルギーを有する第１の層２４とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギーにより近いバンドギャップエネルギーを有する第２の層２５とが、この順に交互に積層されたｐ型中間層１９を設けたので、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギー差に基づく価電子帯のスパイクの影響が緩和されてホールの移動が容易になり、動作電圧を低減することができる。
【００４４】
これにより、電流経路が最も狭いリッジ導波路の上部での発熱を抑制することができる。また、電流がスムーズに流れることにより電流分布も均一化されるので、光出力を高めても横方向の高次モードの発生を抑制することができる。
【００４５】
従って、十分な動作電圧を有し、信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することができる。
【００４６】
ここでは、ｐ−ＩｎＧａＰ第１の層２４のＧａ組成ｙが０．５７、ｐ−ＩｎＧａＰ第２の層２５のＧａ組成ｚが０．４６、膜厚がそれぞれ７ｎｍの場合について説明したが、第１の層２４と第２の層２５の格子歪の不均衡によりＩｎＧａＰの結晶性に支障をきたさない範囲で適宜変更しても構わない。
【実施例２】
【００４７】
図５は本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子の構成を示す図で、図５（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図、図５（ｂ）は中間層の構造を示す断面図である。
【００４８】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００４９】
本変形例が実施例１と異なる点は、ｐ型中間層の第１の層をｐ−ＩｎＧａＡｌＰとしたことにある。
【００５０】
即ち、図５に示すように、ｐ型中間層４１はｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８よりＡｌ組成ｗが小さいｐ−Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｗＡｌｗ）０．５Ｐの第１の層４２と、ｎ−ＧａＡｓ基板１１に格子整合するＩｎＧａＰよりＧａ組成ｚが小さいｐ−ＩｎＧａＰの第２の層４３とがこの順に交互に２対積層されており、第１の層４２が第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８側に、第２の層４３がｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０側に形成されている。
【００５１】
ＩｎＧａＡｌＰは、ＧａＡｓ基板１１と格子整合してバンドギャップエネルギーがＡｌ組成に依存して変化する。
【００５２】
例えば、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１の層４２のＡｌ組成ｗを０．１乃至０．３程度に設定すると、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１の層４２のバンドギャップエネルギーは１．９４ｅＶ乃至２．０４ｅＶ程度となり、ｐ−ＩｎＧａＰ第１の層２４と同程度のバンドギャップエネルギーが得られる。
【００５３】
図６はｐ型中間層４１の各層のバンドギャップエネルギーを従来例と比較して模式的に示したもので、図中の実線ｇが本実施例によるｐ型中間層４１の場合、破線ｈが従来例のｐ−ＩｎＧａＰ中間層の場合である。
【００５４】
図６から明らかなように、破線ｈで示した従来例のｐ−ＩｎＧａＰ中間層の場合にバンドギャップエネルギーは約１．９１ｅＶと一定に留まるが、実線ｇで示した本実施例の第１の層４２は膜厚を、例えば１０ｎｍとし、Ａｌ組成ｗを、例えば約０．２に設定した場合に、第１の層のバンドギャップエネルギーは約１．９９ｅＶとなる。これに対して、第２の層２５は膜厚を、例えば５ｎｍとし、Ｇａ組成ｚを、例えば約０．４６に設定すれば、第２の層のバンドギャップエネルギーは約１．８３ｅＶ、格子歪は約−４Ｅ−３となる。
【００５５】
これにより、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８に接するｐ型中間層４１の下端面のバンドギャップエネルギー（１．９９ｅＶ）がｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８のバンドギャップエネルギー（２．２４ｅＶ）により近くなり、且つｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接するｐ型中間層４１の上端面のバンドギャップエネルギー（１．８３ｅＶ）がｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギー（１．４２ｅＶ）により近くなる。
【００５６】
従って、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８よりＡｌ組成の小さいｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１の層４２と、ｎ−ＧａＡｓ基板１１に格子整合するＩｎＧａＰよりＧａ組成の小さいｐ−ＩｎＧａＰ第２の層４３とをこの順に交互に積層することにより、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８に接する中間層の下端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８のバンドギャップエネルギーにより近く、且つｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接する中間層の上端面のバンドギャップエネルギーがｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０のバンドギャップエネルギーにより近いｐ型中間層４１を得ることが可能である。
【００５７】
更に、第１の層４２の膜厚を厚くし、第２の層の膜厚を薄くすることができるので、第１の層４２と第２の層４３を積層する回数を少なくしても所定の膜厚のｐ型中間層４１を得ることが可能である。
【００５８】
以上説明したように、実施例２に係る半導体レーザ素子４０では、ＧａＡｓ基板１１に格子整合したｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１の層４２を有するので、ｐ−ＩｎＧａＰ第２の層４３との格子歪のバランスを考慮する必要が無く、組成および膜厚をそれぞれ最適値に設定できる利点がある。
【実施例３】
【００５９】
図７は本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子を示す図で、図７（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図、図７（ｂ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図である。
【００６０】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００６１】
本実施例が実施例１と異なる点は、埋め込み型リッジ導波路構造の半導体レーザ素子にｎ型電流ブロック層と窓領域を設けたことにある。
【００６２】
即ち、図７に示すように、本実施例の半導体レーザ素子６０は、まず始めに、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の主面に、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１２からｐ型中間層１９までを順次成長させる。
【００６３】
第１端面６１と第２端面６２との近傍には、上部からＺｎを熱拡散させることによりＭＱＷ活性層１４や光ガイド層１５の障壁層のＡｌが井戸層に拡散した第１窓領域６３と第２窓領域６４が形成されている。
【００６４】
第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１８は、フォトリソグラフィ法によりｐ型中間層１９からｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７までを組成の異なるエッチング液を用いた選択エッチングにより、ストライプ状のリッジ導波路１８ａに加工されている。
【００６５】
リッジ導波路１８ａの上面以外の部分には、例えばＭＯＣＶＤ法により厚さ０．３μｍのｎ−Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ（以下、ＩｎＡｌＰと記す）電流ブロック層６６が形成されている。
【００６６】
リッジ導波路１８ａの上面およびｎ−ＩｎＡｌＰ電流ブロック層６６上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層６７が全面に形成され、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６７の上面にｐ側電極６８が形成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極６９が形成されている。
【００６７】
第１端面６１には低反射膜７０、第２端面６２には高反射膜７１がそれぞれ形成されている。レーザ光の光出力を大きくするために、低反射膜７０の反射率は約１０％、高反射膜７１の反射率は９０〜９５％の膜が用いられている。
【００６８】
半導体レーザ素子６０の共振器長Ｌは、利得を稼ぐため９００〜２０００μｍと長めであり、第１窓領域６３の図中横方向の長さＬ１、第２窓領域６４の横方向の長さＬ２は、２０〜４０μｍ程度である。
【００６９】
ｎ−ＩｎＡｌＰ電流ブロック層６６は絶縁膜２１よりも屈折率が高くリッジ導波路１８ａとの屈折率の差が少ないので、より横モードが安定して十分な動作電圧と高い光出力を得ることが可能である。
【００７０】
これにより、第１窓領域６３および第２窓領域６４のｐ型中間層は、発光領域６５のｐ型中間層に比べ、バンドギャップエネルギー差に基づく価電子帯のスパイクが高くなるので、電流が流れにくくなり、発熱による端面の破壊を防止することが可能である。
【００７１】
以上説明したように、実施例３に係る半導体レーザ素子６０では、ｐ型中間層１９と第１および第２窓領域６３、６４を有しているので、発熱による端面の破壊が防止できる。
【００７２】
上述した実施例においては、リッジ導波路構造の半導体レーザ素子の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、面発光型レーザ素子や分布帰還型レーザ素子に適用しても構わない。また、半導体発光素子（LED）に適用しても構わない。
【００７３】
また、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体層をＭＯＣＶＤ法により形成する場合について説明したが、ＭＢＥ法によっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、図１（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図、図１（ｂ）は中間層の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＧａＡｓ基板上に形成したＩｎＧａＰのＧａ組成ｙとバンドギャップエネルギーおよび格子歪の関係を示す図。
【図３】本発明の実施例１に係るｐ型中間層の各層の膜厚とバンドギャップエネルギーの関係を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の構成を示す外囲器の一部が切欠された斜視図。
【図５】本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、図５（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図、図５（ｂ）は中間層の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るｐ型中間層の各層の膜厚とバンドギャップエネルギーの関係を示す図。
【図７】本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、図７（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図、図７（ｂ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１０、４０、６０  半導体レーザ素子
１１  ｎ−ＧａＡｓ基板
１２  ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１３  ｎ−ＩｎＧａＡｌＰガイド層
１４  ＭＱＷ活性層
１５  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰガイド層
１６  第１ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１７  ｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層
１８  第２ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１８ａ  リッジ導波路
１９、４１  ｐ型中間層
２０、６７  ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
２１  絶縁膜
２２、６８  ｐ側電極
２３、６９  ｎ側電極
２４  ｐ−ＩｎＧａＰ第１の層
２５、４３  ｐ−ＩｎＧａＰ第２の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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